[发明专利]一种基于喷泉编码的随机接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种随机接入方法，特别涉及一种采用喷泉编码的随机接入方法，属于有线及无线通信技术领域。

背景技术

随机接入属于信道带宽资源共享技术，主要研究在保证服务质量的同时，如何使公共资源的利用率达到最佳，其特点是所有用户都可以根据意愿随机地发送信息。但当两个或多个用户同时发送信息时，就可能发生碰撞冲突，导致冲突用户的发送均失败。目前，随机接入方法主要包括纯ALOHA协议、时隙ALOHA协议、载波监听多路访问(Carrier Sense Multiple Access，CSMA)协议和分组预约多址(Packet Reservation Multiple Access，PRMA)协议等。上述协议，具体实现如下：

1).纯ALOHA协议：每个用户均可以自由地发送数据帧，如果发送的数据帧之间有部分重叠时，则发生碰撞冲突，所有冲突的数据帧都需要重新发送；重发的策略是让各个发送端等待或退避一段随机时间后，再重新发送数据帧，直到重发成功或超时丢弃；系统吞吐量S和实际信道业务量G之间的关系为：S＝G*e^-2G；当G＝0.5时，最大吞吐量S_max＝1/2e＝0.184；此协议主要适用于用户数少、系统负荷不是很大的网络，如无线数据通信网；

2).时隙ALOHA协议：适用于具有固定长度的数据帧传输，并按照一帧数据包所占用的时间来划分时隙；为使各用户在时间上同步，待发送数据帧的用户只能在每个时隙开始时发送；若发送的数据帧之间有碰撞冲突时，其重发策略与纯ALOHA协议相同；系统吞吐量S和实际信道业务量G之间的关系为：S＝G*e^-G；当G＝1时，最大吞吐量S_max可达0.368；

3).CSMA协议：由ALOHA协议演变得到，其最大改进之处在于：每个用户都能在发送数据帧前监听信道上其他用户是否在发送信息，如在发送，则此用户暂不发送数据帧；由于减小了发送冲突的可能性，从而提高了系统的吞吐能力；

4).PRMA协议：与纯ALOHA协议、时隙ALOHA协议和CSMA协议相比，其独特之处在于考虑了业务流量特性，如将业务数据帧划分为周期性数据帧和随机性数据帧；用户以时隙ALOHA协议发送数据帧，如发生冲突，则通过设置不同的发送概率，使周期性数据帧具有较高的发送权利；

由以上协议可知，随机接入的主要问题是多用户随机竞争带来的碰撞冲突。一旦数据帧发生了冲突，ALOHA类协议使各用户随机等待或退避一段时间，再重新发送数据帧，直到发送成功或超时丢弃。这种使竞争接入在时间上向后分散的策略，对短时的冲突有效；如果负载长时间保持在一个较高的门限上，推迟的后果只会增加后面冲突的概率，导致冲突更加频繁，最终使系统吞吐量急剧下降；并且在用户的等待或退避的过程中，不可避免地造成信道带宽资源的浪费。

可见，上述随机接入方法在实际应用中还是有缺陷的，不能完全满足最大限度地利用信道带宽资源的要求。

发明内容

本发明的目的是针对纯ALOHA协议、时隙ALOHA协议、CSMA协议和PRMA协议遇到碰撞冲突时采用等待或退避的策略导致后面冲突更加频繁和浪费带宽资源的缺陷，提出了一种基于喷泉编码的随机接入方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的基于喷泉编码的随机接入方法，其具体步骤如下：

步骤一、构造待发送数据帧

构造包含K个信源数据包的待发送数据帧，设计每个信源数据包包含N个二进制符号，规定(a₀，a₁，…，a_N-1)，(b₀，b₁，…，b_N-1)，…，(f₀，f₁，…，f_N-1)构成一个待发送的数据帧；

其中K和N均为正整数；

步骤二、将待发送数据帧进行喷泉编码